“三體人”出現(xiàn)?這種生物也能讓自己脫水!
眾所周知,蟑螂號(hào)稱“打不死的小強(qiáng)”,生命力十分頑強(qiáng),但是把它凍進(jìn)冰箱,或者淹到水里,又或者高溫烘烤,用射線輻射,顯然小強(qiáng)可能也要挺不住??墒牵绻艺f有一種蟲子要比“小強(qiáng)”還“小強(qiáng)”,火燒水泡干燥寒冷輻射全不怕,會(huì)不會(huì)讓你覺得汗毛倒豎起來?

先別怕,這種蟲子雖然有,但是卻小到人的肉眼幾乎難以分辨。它們就是大名鼎鼎的水熊蟲。
水熊蟲的生命力有多頑強(qiáng)?無論是在對(duì)于人類極熱極寒、還是極度干燥、極端輻射的環(huán)境下,它都能順利地生存下來,也因此,水熊蟲被稱為“地表最強(qiáng)生物”。
那么,為什么水熊蟲的生存能力如此強(qiáng)悍?它的這種能力可以被人類所使用嗎?
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水熊蟲是什么生物?
水熊蟲,是緩步動(dòng)物門下各個(gè)物種(Tardigrade)的一種俗稱,因?yàn)樵诜糯箸R下看,它們圓圓胖胖的身體酷似一只八條腿的小熊,同時(shí)又生活在潮濕有水的地方,所以“水熊(waterbear)”這個(gè)名字確實(shí)是很貼切。
水熊蟲通體透明,有著4對(duì)粗短的附肢,附肢的末端有小爪或吸盤,它的身體表面還覆蓋了一層水膜,以保持身體濕潤。它的生存區(qū)域廣泛,從喜馬拉雅到深海均有分布,體長特別微小,約為50微米到1.4毫米,其中較小的種類只能用顯微鏡才能看到。

前面也說過,水熊蟲的生命力特別強(qiáng),遇上高溫、極寒、高壓、低壓、缺氧和輻射等多種惡劣環(huán)境,它們都能很好地生存下來。
比如,在151℃高溫條件下,水熊蟲能夠存活2分鐘,在零下200℃甚至能生存數(shù)天,在零下20℃可存活30年以上;輻射環(huán)境下,它的致死劑量是人類受輻射致死劑量的幾百倍;深海高壓環(huán)境下,水熊蟲能承受海洋最高壓的6倍壓力,而鋼鐵在這種環(huán)境下早已被擠壓變形了。
那么,為什么水熊蟲這么頑強(qiáng)呢?
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為何水熊蟲這么神奇?
水熊蟲之所以能在各種惡劣環(huán)境下生存,得益于它的極限生存能力——“隱生”(Cryptobiosis)狀態(tài),在極端的惡劣環(huán)境下,水熊蟲可以控制身體做出適宜的變化,來度過極端不適宜生存的環(huán)境。
所謂隱生,指的是緩步動(dòng)物用來抵御不良環(huán)境的一種狀態(tài)。在隱生的過程中,水熊蟲會(huì)以“小桶狀態(tài)”(Cask Phase)的形式存在,具體表現(xiàn)為身體蜷縮成桶狀,同時(shí)背側(cè)甲片之間的角質(zhì)層收縮,甲片層疊到一起。整體縮起來,變成一個(gè)類似“小桶”的狀態(tài)。

來源|維基百科/Willow Gabriel, Goldstein Lab
隱生的方式分為四種,分別是低濕隱生(Anhydrobiosis)、低溫隱生(Cryobiosis)、缺氧隱生(Anoxybiosis)和變滲隱生(Osmobiosis)。
低濕隱生,即環(huán)境缺水狀態(tài)下發(fā)生的隱生形式。環(huán)境含水量少時(shí),水熊蟲會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)來替代身體缺失的水分,待環(huán)境含水量充足時(shí),水能夠溶解水熊蟲細(xì)胞中的蛋白質(zhì),重新填滿細(xì)胞。
低溫隱生,即環(huán)境溫度較低時(shí)發(fā)生的隱生形式。水熊蟲被冷凍時(shí)會(huì)進(jìn)入“小桶狀態(tài)”,在此期間新陳代謝減弱甚至完全停止,待到環(huán)境升溫后則解凍蘇醒過來,在這個(gè)過程中,大部分水熊蟲的身體都不會(huì)出現(xiàn)損害。
缺氧隱生,即周遭環(huán)境含氧量極低的狀態(tài)下發(fā)生的隱生形式。水熊蟲會(huì)先將身體收縮,隨后伸展到最大狀態(tài),但仍處于窒息狀態(tài),待氧氣充足后恢復(fù)活動(dòng)能力。
變滲隱生,即周遭環(huán)境滲透壓升高的狀態(tài)下發(fā)生的隱生形式。這種隱生較為少見,尚未被完整觀察研究。
水熊蟲的神奇能力,自然而然地吸引了許多科學(xué)家們的關(guān)注,水熊蟲也被應(yīng)用到許多領(lǐng)域開展科學(xué)研究。
比如2019年,水熊蟲就曾被以色列的登月飛船帶上月球,但這艘飛船著陸失敗墜毀了,不幸墜機(jī)的水熊蟲是否幸存下來,并在月球上落地生根,目前還沒有確切消息。

2022年,另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用水熊蟲進(jìn)行一項(xiàng)量子糾纏實(shí)驗(yàn),他們聲稱水熊蟲可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的量子糾纏,不過這個(gè)實(shí)驗(yàn)還未得到同行評(píng)議,結(jié)論尚未明確。
除此之外,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,水熊蟲也做出了很大的貢獻(xiàn)。
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水熊蟲蛋白穩(wěn)定血友病藥物
前段時(shí)間,美國一間大學(xué)的科學(xué)家在《science report》雜志上發(fā)表一項(xiàng)研究結(jié)果,聲稱水熊蟲蛋白可以用于穩(wěn)定某種血友病的藥物,且不需要冷藏。
人類的凝血反應(yīng)包括兩種途徑:內(nèi)源性和外源性途徑,無論是哪種途徑,都需要凝血因子Ⅷ(圖中橙色高亮顯示)的參與,才能正常凝血。而血友病患者是由于體內(nèi)缺少了凝血因子Ⅷ,從而導(dǎo)致凝血功能出現(xiàn)障礙。

來源|《Natural and engineered mediators of desiccation tolerance stabilize Human Blood Clotting Factor VIII in a dry state》
但是,凝血因子Ⅷ有個(gè)特點(diǎn),它天生不太穩(wěn)定,需要提供恒定的低溫條件和存儲(chǔ)條件才能維持,否則很容易分解。
因此,如果能讓凝血因子Ⅷ在多種環(huán)境下保持穩(wěn)定,那對(duì)于相關(guān)血友病藥物的輸送和保存都有重大作用,而水熊蟲正好有這樣的本領(lǐng):在干燥的環(huán)境中,水熊蟲會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)去替代缺失的水,在有水之后,水會(huì)重新充滿細(xì)胞溶解蛋白質(zhì)。研究人員認(rèn)為,理解這一機(jī)制對(duì)人類有益,比如在沒有冷藏的情況下保存活疫苗。
因此,這些科學(xué)家們試圖借助從水熊蟲中提取的蛋白質(zhì)和糖基介質(zhì),在實(shí)驗(yàn)條件(反復(fù)脫水、水合循環(huán)、熱應(yīng)激、長期干燥等)下對(duì)凝血因子Ⅷ的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)水熊蟲的蛋白質(zhì)可以幫助使凝血因子Ⅷ保持穩(wěn)定狀態(tài)。

水熊蟲的這個(gè)實(shí)驗(yàn),如果得以深入研究推廣,就能更好地在一些不發(fā)達(dá)、偏遠(yuǎn)地區(qū)或者惡劣環(huán)境下部署生物制劑資源。
總而言之,關(guān)于“地表最強(qiáng)生物”水熊蟲身上的秘密,仍有待我們進(jìn)一步的了解和發(fā)現(xiàn),希望有朝一日,這類生命力頑強(qiáng)的動(dòng)物能夠?yàn)槿祟愄峁└鄳?zhàn)勝疾病的新方法。